中国成功研制世界首个快速连续反应仿人机器人--科技--人民网
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中国成功研制世界首个快速连续反应仿人机器人

张乐

2011年10月10日08:52    来源:新华社     手机看新闻

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  新华社杭州10月9日电(记者 张乐)一米六的身高、55公斤体重,不仅像人一样有头有身子、有手有脚,同时还身披中式马甲,顶着寿桃状的发型――这就是中国科学家最新研制出的大型仿人机器人。他们不仅“长得”像人,而且打起中国的国球乒乓球来也有模有样。

  9日,仿人机器人“悟”和“空”在浙江大学智能系统与控制研究所一张标准的乒乓桌前正式向世人亮相,并开始了他们的首次乒乓球“公开对决赛”。这是目前世界上首个宣布研制成功的、具有快速连续反应能力的仿人机器人。

  “悟”和“空”的“对决”有板有眼。只见“悟”左手拿起乒乓球,右手挥拍,球向对手“空”疾驰。而站在球桌对面的“空”也不慌不忙,右手抡拍,把球端端正正地回到了对方的球桌中央。就这样来来回回几十会合,他们时而正拍、时而反拍,时而左挡、时而右推,应对得当,有板有眼。

  乒乓球从球桌的这头到那头,时间不到一秒,要成功回球,运动员凭的是经验和直觉,“悟”和“空”靠的却是一套复杂的识别系统、定位系统、计算系统和控制系统。“对手”击球的瞬间,机器人对面的摄像机以每秒120幅图像的速度捕捉球的运动轨迹,并在瞬间把信息回传给机器人的“眼睛”,通过“大脑”的快速处理,机器人在瞬间就完成了对球的位置、速度、角度、运动轨迹和落点的计算,并计算出最优的应对路线和最佳回球姿势,整个反应时间在50-100毫秒之间。最后的0.4秒,机器人挥动手臂,把球准确地送向了对方,对落点的判断误差不到2.5厘米。

  “乒乓球不仅是中国的国球,同时它对机器人的运动反应速度、视觉处理速度,以及精准的识别能力和计算方法也提出了更高的要求。” 浙江大学机器人实验室主任熊蓉说,仿人机器人是目前国际机器人研究的趋势。在少数几个正在研发仿人机器人的国家中,日本、中国和法国更侧重于为人类提供生活服务的室内仿人机器人的研究和开发,而美国则更侧重于替代人类完成在恶劣条件和艰苦环境下进行野外作业的室外仿人机器人。在中国之前,日本曾研制出给人递饮料的服务员机器人,一种能接棒球的交互式机器人也正在研制之中。

  “我们想做一个有中国特色、而且更考验精准控制能力和快速连续反应能力的机器人。”正因为此,科研人员为他们起了一个非常有中国特色的名字――“悟”与“空”。他们来源于中国人耳熟能详、无所不能的神话人物“孙悟空”,是机敏、智慧和无穷能力的象征。

  熊蓉介绍,作为国家科技部863计划的重点课题,“悟”和“空”是课题组历时4年研制成功的。作为第三代仿人机器人,“悟”和“空”更加完美,并具有中心此前研制的多个机器人所没有的“过人之处”:他们不仅外形、体重和真人无异,而且全身拥有30个可以各司其职、自由活动的关节,仅手臂就能做7个自由度的运动,十分灵活。

  不仅如此,机器人还采用了中国第一个工业自动化国际标准――以太网实时控制技术(EPA),使机器人的反应速度更快。另外,机器人的精准识别、预测、建模和反应能力也很强。“有的时候你会发现,机器人的表现甚至超乎你的想象!”研发人员朱秋国说。

  “悟”和“空”甚至还可以和真人对打,并且十分友好。记者在和他们对打时发现,记者去球快些,他挥拍时就速度放慢些,去球高些,他回球时就稍微压低一点,不仅能够控制节奏,还总能把球回到让你最舒服的地方。“他们和人对决的最高记录是144个会合。”研发人员章逸丰博士说,机器人的连续反应速度和精准识别能力也时常带给他们惊喜。

  在机器人平地行走难题得到克服之后,外形、思维和动作和人相似的仿人机器人正成为国际科学界研究的新热点和新方向。相比一般的轮式机器人,仿人机器人对机器人的运动规划、平衡控制、机械结构设计、材料选择和加工工艺提出了更高的要求。

  “目前,我们的机器人只能实现行走和正常的乒乓球对打,未来,我们将进一步提高他们的运动速度和在移动中接发球的能力,并进一步拓展接球难度。”熊蓉说。

  但科学家们的目标不仅仅限于此。乒乓球机器人只是机器人的技术展示,他们希望用更长的时间进一步深化机器人的功能研究和开发,并争取向能够实现助老、助残和娱乐、服务功能的一般家用服务机器人或者野外机器人等领域拓展。(完)
(责任编辑:王泓漓)

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